GPIB-Nachrichten

In der Welt von GPIB gibt es Controller, Talker und Listener:

• Controller steuern den Informationsfluss auf dem Bus, indem sie anderen Geräten auf dem Bus Talker- und Listener-Zuweisungen zuweisen. Sie reagieren auf Serviceanfragen von Geräten und können die Steuerung des Busses an andere Controller übergeben. Pro Bus darf es nur ein Controller in Charge (CIC oder System-Controller) geben, der für die Gesamtverwaltung des Busses zuständig ist.
• Sprecher platzieren Informationen auf den Datenleitungen des Busses, aber nur, wenn ein Controller sie dazu anweist. Es kann nur jeweils ein Gerät kommunizieren.
• Listener rufen Informationen von den Datenleitungen des Busses ab, aber nur, wenn ein Controller sie dazu anweist. Es können beliebig viele Geräte gleichzeitig hören.

GPIB-Controller verwenden Befehlsnachrichten, um Geräten (Instrumenten oder anderen Controllern) mitzuteilen, wann sie kommunizieren können, um Informationen an den Bus bereitzustellen, und wann sie Informationen am Bus abhören können. Die Sprecher- und Listener-Zuweisungen werden als Befehlsnachrichten gesendet, während die Informationen als Datennachrichten weitergegeben werden.

Der wesentliche Unterschied zwischen einer Befehlsnachricht und einer Datennachricht ist der Zustand der Attention-Leitung (ATN), die eine der Bus-Management-Leitungen ist. Wenn die ATN-Leitung aktiviert ist, werden alle über die Datenleitungen gesendeten Nachrichten von allen Geräten gehört und als Befehlsnachrichten verstanden. Wenn die ATN-Leitung nicht aktiviert ist, können nur die Geräte, die zum Zuhören adressiert waren, die Nachrichten auf den Datenleitungen empfangen.

Der GPIB verfügt über acht Datenleitungen, über die Daten Byte für Bit gesendet werden. Befehlsnachrichten verwenden sieben der acht Bits (siehe Abbildung 1 unten):

Die Bits 0 bis 4 geben die Primäradresse des Geräts an, für das die Sprecher/Empfänger-Zuweisung vorgesehen ist. Wenn Bit 5 High ist, sollte das Gerät aufhorchen. Wenn Bit 6 High ist, sollte das Gerät sprechen. Bit 7 ist ein "Egal"-Bit. Sein Wert wird ignoriert, daher wird er in Befehlsnachrichten als Wert von 0 interpretiert.

Jedes Gerät am Bus muss eine eindeutige Adresse haben. Diese Adresse besteht aus einer Primäradresse (PAD) und einer Sekundäradresse (SAD). Wie Sie in Abbildung 1 sehen, werden fünf der Datenleitungen zur Angabe der GPIB-Primäradresse verwendet. Das bedeutet, dass Sie einen Wert von 0 bis 31 für insgesamt 32 (2 bis zur Potenz von 5) Adressen haben könnten. PAD 31 wird jedoch nie als Primäradresse verwendet, da es für spezielle Befehlsnachrichten verwendet wird. Somit bleiben insgesamt 31 mögliche Primäradressen übrig. Der Controller in Charge (CIC) für einen Bus befindet sich fast immer auf PAD 0, so dass die Geräte auf einem Bus Primäradressen von 1 bis 30 haben können. Ein häufiger Fehler bei der Arbeit mit dem GPIB besteht darin, der Controller-Karte und dem Gerät dieselbe Adresse zuzuweisen, was zu einem EADR-Fehler (Adressierungsfehler) führt.

Die GPIB-Sekundäradresse ist in ihrem Bereich von 0 bis 30 identisch, was insgesamt 961 (31 x 31) mögliche GPIB-Adressen ermöglicht, aber die Sekundäradresse wird nur sehr selten verwendet (die SAD ist in der Regel auf 0 gesetzt). Sprecher-/Listener-Zuweisungen gehören zu den primären Adressinformationen. Bei PADs verwenden Sie daher entweder Bit 6 oder Bit 5, wenn Sie eine Befehlsnachricht senden. Dies kann Sie zur Frage veranlassen: "Wie sende ich die SAD-Informationen?" Bei Sekundäradressen setzen Sie die Bits 6 und 5 beim Senden einer Befehlsnachricht auf High. Wenn Sie mit einem Gerät mit einer Sekundäradresse kommunizieren möchten, müssen Sie zuerst die Primäradresse und dann sofort die Sekundäradresse angeben.

Die einfachste Möglichkeit, mit primärer und sekundärer Adressierung, Befehlsnachrichten und Datennachrichten zu spielen, ist die Verwendung der interaktiven Steuerung (IBIC). Wenn Sie z. B. eine Karte an PAD 0 und ein Gerät mit PAD 2 und SAD 4 haben und möchten, dass die Karte spricht und das Gerät zuhört, würden Sie die folgende Befehlsnachricht in IBIC senden:

ibcmd "\x40\x22\x64"

Das \x40 steht für Hex 40, was dem Binärmuster 0 1 0 0 0 0 0 entspricht. Das heißt, Bit 6 ist High (Sprechen) und die Primäradresse ist 0. Das \x22 steht für Hexadezimalzahl 22, die das Binärmuster 0 0 1 0 0 0 1 0 darstellt. Das heißt, Bit 5 ist High (Listen) und die Primäradresse ist 2. Das \x64 steht für hex 64, was für das Binärmuster 0 1 1 0 0 1 0 0 0 steht. Das bedeutet, dass die Bits 6 und 5 High sind – behandeln Sie also die folgende Adresse als Sekundäradresse – und die Adresse lautet 4.

Wie wir im vorherigen Abschnitt gesehen haben, entspricht jede Befehlsnachricht einem bestimmten Bitmuster, das im Hexadezimalformat dargestellt werden kann. Alle GPIB-Befehle können auch ASCII-Zeichen zugeordnet werden (da ASCII ein 7-Bit-Zeichensatz ist), so dass ASCII die "Sprache" des GPIB ist. In der Tabelle Mehrzeilige Schnittstellen (Tabelle 1) werden die Entsprechungen von ASCII-Zeichen zu Befehlsnachrichten sowie deren Hexadezimal-, Achteck- und Dezimalwerte aufgelistet. Die Multiline Interface Message Table befindet sich in den meisten technischen Handbüchern zu National Instruments GPIB im Anhang.

Hex	Okt	Dez	ASCII	Mldg	Hex	Okt	Dez	ASCII	Mldg
00	000	0	NUL		20	040	32	SP	MLA0
01	001	1	SOH	GTL	21	041	33	!	MLA1
02	002	2	STX		22	042	34	"	MLA2
03	003	3	ETX		23	043	35	#	MLA3
04	004	4	EOT	SDC	24	044	36	$	MLA4
05	005	5	ENQ	PPC	25	045	37	%	MLA5
06	006	6	ACK		26	046	38	&	MLA6
07	007	7	BEL		27	047	39	'	MLA7
08	010	8	BS	GET	28	050	40	(	MLA8
09	011	9	HT	TCT	29	051	41	)	MLA9
0A	012	10	LF		2A	052	42	*	MLA10
0B	013	11	VT		2B	053	43	+	MLA11
0C	014	12	FF		2C	054	44	,	MLA12
0D	015	13	CR		2D	055	45	-	MLA13
0E	016	14	SO		2E	056	46	.	MLA14
0F	017	15	SI		2F	057	47	/	MLA15
10	020	16	DLE		30	060	48	0	MLA16
11	021	17	DC1	LLO	31	061	49	1	MLA17
12	022	18	DC2		32	062	50	2	MLA18
13	023	19	DC3		33	063	51	3	MLA19
14	024	20	DC4	DCL	34	064	52	4	MLA20
15	025	21	NAK	PPU	35	065	53	5	MLA21
16	026	22	SYN		36	066	54	6	MLA22
17	027	23	ETB		37	067	55	7	MLA23
18	030	24	CAN	SPE	38	070	56	8	MLA24
19	031	25	EM	SPD	39	071	57	9	MLA25
1A	032	26	SUB		3A	072	58	:	MLA26
1B	033	27	ESC		3B	073	59	;	MLA27
1C	034	28	FS		3C	074	60	<	MLA28
1D	035	29	GS		3D	075	61	=	MLA29
1E	036	30	RS		3E	076	62	>	MLA30
1F	037	31	DE		3F	077	63	?	UNL

Nachrichtendefinitionen
DCL	Device Clear (Gerät initialisieren)		MSA	My Secondary Address (Eigene Sekundäradresse)
GET	Group Execute Trigger (Listener triggern)		MTA	My Talk Address (Eigene Talker-Adresse)
GTL	Lokalen Modus aktivieren		PPC	Parallel Poll Configure (Parallelpoll konfigurieren)
LLO	Local Lockout (Frontplatten der Geräte am Bus deaktivieren)		PPD	Parallel Poll Disable (Parallelpoll deaktivieren)
MLA	My Listen Address (Eigene Listener-Adresse)

Tabelle 1 (Teil 2). mehrzeilige Schnittstellennachrichten

Hex	Okt	Dez	ASCII	Mldg	Hex	Okt	Dez	ASCII	Mldg
40	100	64	@	MTA0	60	140	96	`	MSA0,PPE
41	101	65	A	MTA1	61	141	97	a	MSA1,PPE
42	102	66	B	MTA2	62	142	98	b	MSA2,PPE
43	103	67	C	MTA3	63	143	99	c	MSA3,PPE
44	104	68	D	MTA4	64	144	100	d	MSA4,PPE
45	105	69	E	MTA5	65	145	101	e	MSA5,PPE
46	106	70	F	MTA6	66	146	102	f	MSA6,PPE
47	107	71	G	MTA7	67	147	103	g	MSA7,PPE
48	110	72	H	MTA8	68	150	104	h	MSA8,PPE
49	111	73	I	MTA9	69	151	105	i	MSA9,PPE
4A	112	74	J	MTA10	6A	152	106	j	MSA10,PPE
4B	113	75	K	MTA11	6B	153	107	k	MSA11,PPE
4C	114	76	L	MTA12	6C	154	108	l	MSA12,PPE
4D	115	77	M	MTA13	6D	155	109	m	MSA13,PPE
4E	116	78	N	MTA14	6E	156	110	n	MSA14,PPE
4F	117	79	O	MTA15	6F	157	111	o	MSA15,PPE
50	120	80	P	MTA16	70	160	112	p	MSA16,PPD
51	121	81	Q	MTA17	71	161	113	q	MSA17,PPD
52	122	82	R	MTA18	72	162	114	r	MSA18,PPD
53	123	83	S	MTA19	73	163	115	s	MSA19,PPD
54	124	84	T	MTA20	74	164	116	t	MSA20,PPD
55	125	85	U	MTA21	75	165	117	u	MSA21,PPD
56	126	86	V	MTA22	76	166	118	v	MSA22,PPD
57	127	87	W	MTA23	77	167	119	w	MSA23,PPD
58	130	88	X	MTA24	78	170	120	x	MSA24,PPD
59	131	89	Y	MTA25	79	171	121	y	MSA25,PPD
5A	132	90	Z	MTA26	7A	172	122	z	MSA26,PPD
5B	133	91		MTA27	7B	173	123	{	MSA27,PPD
5C	134	92	\	MTA28	7C	174	124	|	MSA28,PPD
5D	135	93		MTA29	7D	175	125	}	MSA29,PPD
5E	136	94	^	MTA30	7E	176	126	~	MSA30,PPD
5F	137	95	_	UNT	7F	177	127	DEL

Nachrichtendefinitionen
PPE	Parallel Poll Enable (Parallelpoll aktivieren)		SPE	Serial Poll Enable (Serielles Pollen aktivieren)
PPU	Parallel Poll Unconfigure (Konfiguration für Parallelpoll aufheben)		TCT	Take Control (Steuerung übernehmen)
SDC	Selected Device Clear (Ausgewähltes Gerät initialisieren)		UNL	Unlisten (Adressierung der Listener aufheben)
SPD	Serial Poll Disable (Serielles Pollen deaktivieren)		UNT	Untalk (Adressierung der Talker aufheben)

So steht z. B. das ASCII-Zeichen "@" (Hex 40) für die Nachricht "MTA0", mit der das Gerät an der Primäradresse Null als Sprecher zugewiesen wird. Als weiteres Beispiel steht das ASCII-Zeichen "?" (Hex 3F) für die Nachricht "UNL", die alle Geräte anweist, die zuvor als Listener zugewiesen wurden, den Listener aufzuheben (d.h. den Listener zu stoppen).

Die Multiline Interface Message Table ist sehr nützlich, wenn Sie die GPIB-Funktion ibcmd auf Kartenebene verwenden. Als Controller würden Sie mit der Funktion ibcmd Befehle senden. Wenn Sie z. B. mit Hilfe der interaktiven Steuerung (IBIC) den Controller (PAD 0) als Lautsprecher und ein Instrument (PAD 5) als Empfänger zuweisen, verwenden Sie ibcmd "?@%", um alle Geräte anzuweisen, das Hören zu beenden (?, UNL), den Controller zu sprechen (@, MTA0) und das Instrument zu hören (%, MLA5).

Der Controller würde dann mit der Funktion ibwrt Daten an das Gerät senden. (Hinweis: Beim Aufruf von ibwrt wird die ATN-Leitung deaktiviert, so dass die Datenleitungen auf dem Bus anstelle von Befehlsnachrichten zum Senden von Datennachrichten verwendet werden.) Um mit dem vorherigen Beispiel fortzufahren, können Sie ibwrt "hallo" verwenden, um die Datennachricht hallo an das Gerät zu senden. (Natürlich sollte die Nachricht, die Sie senden, für das Gerät sinnvoll sein.)

Wenn Sie keinen einfachen Zugriff auf die Multiline Interface Message Table haben, können Sie die Hexadezimaläquivalente der MLA-Befehlsnachrichten (My Listen Address) und der MTA-Befehlsnachrichten (My Talk Address) mit Hilfe dieser Formeln erstellen: MLA = (hex 20) + (PAD in hex) und MTA = (hex 40) + (PAD in hex). Wenn Sie beispielsweise Ihren Controller (PAD0) als Listener und Ihr Instrument (PAD 25) als Talker zuweisen möchten, können Sie hex 20 (MLA0 = hex 20 + hex 00 = hex 20) bzw. hex 59 (MTA25 = hex 40 + hex 19 = hex 59) verwenden.

Unlisten (UNL) und Untalk (UNT) werden durch Verwendung von PAD 31 (Hex 1F) in den Formeln für MLA bzw. MTA gebildet. UNL ist beispielsweise hex 3F (hex 20 + hex 1F = hex 3F) und UNT ist hex 5F (hex 40 + hex 1F = hex 5F).

Sekundäradressen werden durch Hinzufügen von Hexadezimalwert 60 zum SAD in Hexadezimalform gebildet: MSA (Meine Sekundäradresse) = (Hex 60) + (SAD im Hexadezimalformat). Wenn Sie beispielsweise ein Gerät mit SAD 20 haben, verwenden Sie Hex 74 (MSA20 = Hex 60 + Hex 14 = Hex 74), um die Sekundäradresse darzustellen.

Es gibt zwei Arten von GPIB-Funktionen: Kartenfunktionen und Gerätefunktionen. Auf Geräteebene sind Sie auf die Kommunikation mit jeweils einem Gerät beschränkt, während Sie auf Kartenebene mit mehreren Geräten kommunizieren können (aber nur ein Gerät kann gleichzeitig kommunizieren!). Bei GPIB-Nachrichten erfordern Funktionen auf Kartenebene, dass Sie manuell mit der Funktion ibcmd Talker-/Listener-Zuweisungen durchführen; Funktionen auf Geräteebene übernehmen für Sie die Talker-/Listener-Zuweisungen.